随着矿产勘查力度的不断加强,地表矿、浅部矿、易识别矿日益减少,找矿难度不断增大,覆盖区与深部找矿已成为当前金属矿勘查的重要任务^[1],采用合理、有效、快速、经济的勘查技术对能否取得找矿重大突破起到关键性的作用。近年来,大比例尺沟系土壤测量方法在矿产勘查中得到了广泛应用,并取得了一系列重要成果^{[2,3,4,5,6,7,8,9,10]}。笔者在优选1∶20万水系沉积物主成矿元素Mo的综合异常基础上,采用大比例尺地质填图和沟系土壤测量测量技术,快速圈定找矿靶区,通过综合研究,确定找矿有利部位,经钻探验证发现了查干德尔斯大型隐伏钼矿床。笔者深入剖析了1∶2.5万沟系土壤测量地球化学异常特征,系统总结了该类矿床的地质地球化学找矿标志,皆在为寻找隐伏矿床提供参考。

查干德尔斯地区位于华北板块北部陆缘增生带的宝音图—锡林浩特火山型被动陆缘带,隶属于乌力吉—锡林浩特元古代、华力西、燕山期铜、铁、铬、金、萤石成矿带^[11]。研究区出露NE向展布的古元古界宝音图群(Pt₁by)(图1),主要岩性组合为灰黑色—灰绿色二云石英片岩、含炭绢云石英片岩、阳起二云片岩、石榴云母石英片岩、含电气石绢云石英片岩、片状含炭绢云石英岩、石英岩,局部见炭质板岩、千枚状板岩。区内构造主要呈NNE向,早期表现为韧性特征,规模较大,主要由糜棱岩化岩石和糜棱岩组成;晚期叠加了脆性构造,规模较小,主要由构造角砾岩、碎裂岩组成。构造带内多充填规模不等的花岗岩脉、花岗斑岩脉和碳酸盐脉、石英脉等。研究区岩浆活动强烈,以酸性岩浆活动为主,中性岩次之。酸性岩主要以早二叠世二长花岗岩为主,呈岩基状产出,局部可见片岩捕掳体,岩石呈灰白色、灰色,具细中粒花岗结构、似斑状结构,块状构造;中性岩以早侏罗世正长花岗岩为主,呈小岩株状产出,岩石呈浅肉红色,细粒花岗结构,块状构造。脉岩以石英脉为主,次为细晶花岗岩和花岗斑岩脉,呈NE向、NW向展布,主要分布于岩体及其接触带,其宽度和长度从几厘米到数米。

研究区属于蒙古高原北部低山丘陵区景观,海拔高度1 177~1 757 m,主要山脉分布于研究区西北部马尼图一带,切割深度在100~150 m间。区内属典型的大陆性气候,植被比较发育,岩石以物理风化为主,地表水系沉积物和土壤比较发育,东南部发育风积物。

2007年开展了1∶2.5万沟系土壤测量。在采样点周围5~10 m范围内,采用一点多坑法,由3~5点组合成一个样,采样粒级-4~+40目。样品一般采集在距地表20~50 cm深处的B层或C层中的细粒物质。在面积20.46 km²范围内采集样品273个,平均密度13.29/km²,重复样占原始采样点数的 4.5%。

样品测试分析由内蒙古矿产实验研究所承担,依据地矿行业标准DZ/T0130.4-2006^[12]化探样品分析质量有关要求分析了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、W、Sn、Mo、Bi。其中Au采用王水溶样泡塑吸附石墨炉法,Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi采用王水溶样ICP-MS质谱法,Hg采用王水溶样原子荧光法,W、Mo、Sn采用四酸溶样ICP-MS质谱法进行测试分析。标准样准确度及精密度均满足要求,各元素分析方法检出限符合规范要求,元素报出率100%,重复分析合格率均高于90%,野外重复样分析合格率90.90%~96.93%。分析质量可靠。

3.1.1 元素分布型式

对273件样品进行统计,制作元素含量对数—频数直方图(图2)。结果表明,Pb、Ag、Mo、Hg、Cu、Bi呈对数多峰分布,其中Mo、Cu对数多峰分布特征较为明显;Sn、Sb均呈近似的对数正态分布。结合地质背景分析认为,研究区的成岩成矿作用与二叠纪二长花岗岩和侏罗纪钾长花岗岩两期岩浆活动有关,Mo、Cu个别高值点可能是矿化形成的。

3.1.2 背景值及异常下限确定

根据元素概率分布型式,采用均值标准法^[13]计算背景值和异常下限,过程如下:计算各元素含量“叠代剔除”前后的平均值(X)和标准离差(S),剔除叠代大于X+3S的含量值,并逐步计算,直至没有可叠代剔除的含量值为止,以此时元素的平均值加2倍离差作为异常下限的理论值。再参考地球化学场的分布分配特征^[14,15]和异常所占勘查区比例确定异常下限的使用值(表1),并以此值的1、2、4倍绘制异常等值线。

3.1.3 元素集中与离散特征

笔者除采用常用的描述元素分散富集的参数外,还引入“矿化蚀变叠加强度”参数对元素成矿潜力进行评价,力求客观、全面。“矿化蚀变叠加强度”是指一个评价单元内某元素含量值经多次“叠代剔除”之后,未“叠代剔除”之前平均值(T₁)与最后一次 “叠代剔除”之后平均值(T₂)之比与剔除异常值点数(N)的乘积(无剔除点时N取1),数学表达式为:KD=(T₁/T₂)×N。该参数在一定程度上反映了成矿潜力的大小,此值越大,说明元素的富集程度越高,分异程度越强烈,成矿的潜力越大。查干德尔斯地区沟系土壤测量矿化蚀变叠加强度参数列于表1。

结果表明,异常点数排列在前三位的依次是Bi(78个)、Mo(71个)、Hg(59个),其中Bi、Mo异常点分布具有集中、连片、连续分布之特征。相对于内蒙古全区,呈富集型的元素有Mo(3.52)、Bi(2.29)、W(2.22)、Pb(1.48)。从元素离散程度看,Bi(3.51)、Au(2.81)、As(2.76)、W(2.34)、Mo(1.38)、Hg(0.95)元素变异系数较大,说明其在地质体中分布极不均匀,呈强—极强分异型。从矿化蚀变叠加强度来看,Bi矿化蚀变强度值783.25,位列首位,次为Mo(196.93),其余依次为Hg(96.53)、Ag(44.84)、Au(35.2),说明Bi、Mo具有一定的找矿潜力。

使用中国地质调查局RgMapGIS多元统计软件对所有数据进行R型聚类分析(图3)。结果表明,土壤中Cu、W、Mo具有显著的正相关关系,W、Cu可作为寻找Mo矿床的间接指示元素。Ag、Zn、As、Sb、Bi也具有显著的正相关关系,但与Mo没有明显的相关性。

查干德尔斯地区1∶2.5万沟系土壤测量在区内中部仅圈定了一个综合异常,为了分析该异常的地球化学特征,选择9种元素制作异常剖析图(图4),并统计其异常特征参数(表2)。

综合异常呈NNE向展布于研究区中部,向北、向南未封闭,区内面积5.5 km²;该异常主要由9种元素、20个单元素异常组成,元素组合表达式为Bi(39.83)-Mo1(12.4)-As(4.67)-Au(3.87)-W(3.36)-Ag(2.35)-Sn(1.77)-Sb(1.65)-Cu(1.34)(括号中的数值为NAP值)。其中Mo-Bi-W是成矿元素组合,Cu-Sn-Ag-Pb是指示元素组合,其余为伴生元素组合。

综合异常长轴方向呈NNE向带状展布,正好与NNE向构造带、矿化蚀变带、岩体接触带空间位置一致,说明异常受构造带、岩体接触带、蚀变带控制。综合异常内部以Mo、Bi、Sn、W高温元素组合为主,少量Au、Ag、Cu、As、Sb中低温元素组合;外部以(尤其是东部)Au、Ag、Cu、Sb中低温元素组合为主,少量Mo、Sn、Bi高温元素组合,形成比较明显的水平分带性。

Bi(64个)、Mo(61个)、W(23个)异常点数多,连续性好,形成同心式带状异常,套合性好,其含量从外带至内带依次升高,构成明显的浓度梯度带;Bi、Mo、W最大值分别为192×10^-6、78.3×10^-6、23.3×10^-6,构成各自的浓集中心。Bi(39.83)、Mo(12.4)、W(3.36)异常规模值大、强度高,且Bi(1.79)、Mo(1.15)变异系数较大,说明在地质体中分布极不均匀,存在高含量点或高含量地段。上述特征总体显示中酸性岩浆的成矿专属性,同时也指示了Bi、Mo、W是主成矿元素,暗示了在地表Mo、Bi异常外带—中带区有矿化显示,中带—内带区的深部有隐伏工业矿体。

基于上述研究,2008年在岩体内部及其接触带中的Mo1、Bi1异常中带—内带的强烈硅化(含石英脉)、云英岩化面状蚀变区实施钻探验证,圈定数十条隐伏工业钼矿体,经进一步勘查,最终发现内蒙古乌拉特后旗查干德尔斯大型钼矿,找矿取得重大突破。

勘探成果^[17]显示钼矿(化)体主要赋存于早二叠世二长花岗岩、早侏罗世正长花岗岩体,次为宝音图群片岩和石英岩,矿体呈层状、似层状、脉状、透镜状产出,沿走向和倾向具有分支复合现象。矿石自然类型以正长花岗岩型矿石、似斑状二长花岗岩型为主,次为片岩型、石英岩型、石英脉型。

在综合分析研究查干德尔斯钼矿床成矿地质条件、成矿机理和地球化学异常相互关系的基础上,归纳总结钼矿找矿地质—地球化学标志:

1) 岩浆岩标志。早二叠世呈岩基状产出的似斑状二长花岗岩和早侏罗世呈岩株状产出的正长花岗岩是寻找钼矿的岩性标志。

2) 断裂构造及岩性界面标志。早期NE向韧性剪切带与晚期脆性断裂带构成的韧脆性断裂及裂隙发育地段是找矿的构造标志,二长花岗岩与钾长花岗岩和宝音图群片岩、石英岩彼此之间接触带是找矿的岩性界面标志。

3) 蚀变与矿化标志。与钼矿有关的主要蚀变有绢(云)英岩化、硅化(含石英脉)、钾化、高岭土化、碳酸盐化等面状蚀变,其中前3种蚀变最为重要;矿化主要有黄铁矿化、黄铜矿化、辉钼矿化、黑钨矿化、孔雀石化等。因此,面状蚀变与矿化强烈地段可作为直接找矿标志。

该类钼矿床的土壤具有明显的Mo异常,异常元素组合为Bi、Mo、As、Au、W、Ag、Sn、Sb、Cu,其中Mo、Bi、W是成矿元素组合标志,Cu、Sn、Ag、Pb是指示元素组合标志,其余元素为伴生元素组合标志。综合异常中Mo、W、Sn、Cu主要异常浓集中心彼此套合、强度高、浓度分带清晰;内部以Mo、Bi、Sn、W高温元素组合为主,外部以Au、Ag、Cu、Sb中低温元素组合为主,形成比较明显的水平分带。

1) 查干德尔斯地区钼矿床与早二叠世—早侏罗世的花岗质岩体有密切成因联系,明显受断裂构造控制,围岩蚀变发育。

2) 1∶2.5万沟系土壤地球化学测量成果表明,该类钼矿床具有明显的Mo异常,异常元素组合为Bi-Mo-As-Au-W-Ag-Sn-Sb-Cu,Mo、W、Sn、Bi、Cu异常套合程度高,内部以高温元素组合为主,外部以中低温元素组合为主,具有水平分带特征。

3) 大比例尺土壤地球化学测量与地质找矿标志相结合是该区寻找隐伏钼矿床的有效方法。